Διηλεκτρικές δοκιμές σε μονωτικά βιοδιασπώμενα λάδια

• Main Author: Παπαροϊδάμης, Γεώργιος
• Other Authors: Πυργιώτη, Ελευθερία
• Language: gr
• Published: 2012
• Subjects: Βιοδιασπώμενα έλαια; Διηλεκτρικές δοκιμές; 620.195; Natural ester fluids
• Online Access: http://hdl.handle.net/10889/4887

Είναι ευρέως γνωστό, πως ο εξοπλισμός Υψηλής Τάσης προϋποθέτει την αναγκαία ύπαρξη μόνωσης για την εύρυθμη λειτουργία του. Η μόνωση, εκτός από τον προφανή ρόλο της διατήρησης της διαφοράς δυναμικού μεταξύ των υπό υψηλή τάση αγώγιμων μερών, έχει και επιπρόσθετους σκοπούς ύπαρξης, όπως την μηχανική στήριξη του εξοπλισμού, την απαγωγή της θερμότητας, κ.α. Απόλυτα καθιερωμένη έχει γίνει η χρήση ορυκτών ελαίων ως μονωτικό υλικό στον εξοπλισμό Υψηλής Τάσης με πιο ενδεικτικό παράδειγμα, τη μόνωση των τυλιγμάτων των μετασχηματιστών ισχύος. Για πιο αποδοτικά μονωτικά αποτελέσματα στον μετασχηματιστή γίνεται συνδυαστική χρήση του λαδιού με λεπτά συνθετικά φύλλα στερεής φύσεως που καλύπτουν τα τυλίγματα. Όμως, από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 ξεκίνησε μια προσπάθεια αντικατάστασης των συμβατικών ορυκτέλαιων, με λάδια φυτικής προέλευσης και αυτή η προσπάθεια δικαιολογείται από μία σειρά ιδιοτήτων και πλεονεκτημάτων που παρουσιάζουν οι φυσικοί εστέρες. Τα πιο σημαντικά από αυτά είναι η μεγαλύτερη ασφάλεια έναντι πυρός, η βελτίωση της απόδοσης του μετασχηματιστή και κυρίως η φιλικότητα τόσο προς το περιβάλλον όσο και προς τον άνθρωπο. Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς ενός συγκεκριμένου είδους φυτικό έλαιο που καταπονείται εντός διακένου, υπό γραμμικά αυξανόμενη AC τάση. Αναζητούμε, λοιπόν, την επίδραση του μονωτικού ελαίου στην τάση διάσπασης καθώς μεταβάλουμε τους διάφορους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται (παραδείγματος χάριν το μέγεθος διακένου, το ρυθμό της γραμμικής αύξησης της τάσης {kVrms/sec}, τη θερμοκρασία, το χρόνο χαλάρωσης του υγρού μεταξύ δύο διαδοχικές μετρήσεις, την επίδραση των φυσαλίδων στη μονωτική συμπεριφορά του ελαίου, κ.α. ). Για το σκοπό αυτό, προμηθευτήκαμε τον φυσικό εστέρα Envirotemp® FR3™ από την εταιρεία COOPER Power Systems, που εκτός της τάχιστης και ανέξοδης αποστολής του υγρού, μας παραχώρησε κάθε διαθέσιμη πληροφορία και την απαραίτητη τεχνογνωσία. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό, η διπλωματική αυτή εργασία αποτελεί συνεισφορά στη διεθνή ερευνητική προσπάθεια που γίνεται πάνω στο αντικείμενο της συλλογής πληροφοριών και εξαγωγής συμπερασμάτων για την συμπεριφορά και τις ιδιότητες των ελαίων φυτικής προέλευσης. Για την διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας χρησιμοποιήθηκε η συσκευή BAUR Oil Tester DTA 822-129-1, μέρος του ηλεκτρομηχανικού εξοπλισμού του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων. Η παραγωγή γραμμικά αυξανόμενης (με μεταβλητό ρυθμό) AC τάσης, η μέτρηση της τάσης διάσπασης καθώς και η επιλογή της κατάλληλης προδιαγραφής έγιναν από τη συσκευή αυτή, λαμβάνοντας κάθε φόρα τα αναγκαία μέτρα προστασίας τόσο για τον παρατηρητή, όσο και την συνολική εγκατάσταση του εργαστηρίου. Επίσης, χρειάστηκε η κατασκευή από μηχανουργείο ειδικών ανοξείδωτων λάμων διαφορετικού πάχους με στόχο τη ρύθμιση του μεγέθους του επιθυμητού διακένου μεταξύ των ηλεκτροδίων, ανοξείδωτο δοχείο για τη θέρμανση του λαδιού, ιατρικές σύριγγες για την άντλησή του, αποστειρωμένα δοχεία για την ασφαλή αποθήκευση του, υπό δοκιμή, ελαίου και τέλος μεγάλες ποσότητες γαντιών μιας χρήσεως (τύπου ΛΑΤΕΞ) και χαρτιού για την καθαριότητα τόσο του μηχανήματος όσο και του εργαστηρίου. Η εργασία αυτή χωρίζεται σε 2 μέρη: το απαιτούμενο θεωρητικό υπόβαθρο και την παρουσίαση και επεξεργασία των μετρήσεων. Έτσι, αρχικά, παρατίθεται μια θεωρητική ανάλυση, βασισμένη στη διεθνή βιβλιογραφία, ώστε να αποσαφηνιστούν οι βασικοί μηχανισμοί που επηρεάζουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες των ρευστών διηλεκτρικών. Σκοπός τούτου, η αποσαφήνιση των παραγόντων που χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής, ώστε να εξασφαλιστούν τα πλέον αξιόπιστα πειραματικά αποτελέσματα, καθώς και η δημιουργία μιας πλατφόρμας θεωρητικών δεδομένων που θα βοηθήσουν στην εξαγωγή, εν τέλει, των απαραίτητων συμπερασμάτων. Το δεύτερο μέρος, αποτελείται από την παρουσίαση των πινάκων με τις μετρήσεις, τα απαραίτητα διαγράμματα και τέλος την αναλυτική διατύπωση των εξαγόμενων συμπερασμάτων. === It is widely known that the equipment of High Voltage presupposes the necessary existence of insulation for its proper operation. Apart from the obvious role of maintaining the potential difference between the under high voltage conductible parts, the insulation also has additional aims of existence, such as the mechanic support of equipment, the induction of heat, etc. The use of mining oil as insulating material in the equipment of High Voltage has been established, with more indicative example the insulation of windings in Power Transformers. For more efficient insulating results in the transformer, a combination of oil with thin solid and synthetic leaves that cover the windings is used. However, since the beginning of the seventies an attempt begun in order to replace the conventional mineral oils with oils of plant origin and the reason for this attempt is the amount of properties and advantages of natural esters. The most important of them are fireproofness, the improvement of transformer‟s efficiency and mostly the fact that they are environment as well as human friendly. This diploma thesis aims to the examination of the “behavior” of specific plant oil that is worn out within interspace under linearly increased AC voltage. So we search out the effect of the insulating oil on the voltage decomposition, as we alter the numerous factors on which it depends (the size of interspace, the rate of the voltage‟s linear increase {kVrms/sec}, the temperature, the liquid‟s relaxation time between two successional counts, the effect of bubbles on the oil‟s insulating behavior etc). In order to accomplice this purpose, we got the natural ester Envirotemp® FR3™ from the company COOPER Power Systems, which, apart from sending the liquid very fast and with no expenses, also provided us all the information available as well as the essential knowhow. As a result, it is perfectly clear that this diploma thesis is a contribution to the global searching effort on the subject of collecting information and reaching conclusions about the behavior and properties of oils of plant origin. In order to conduct this experimental process, we used the device BAUR Oil Tester DTA 822-129-1, which is part of the electromechanical equipment of the High Voltage laboratory. The production of linearly increasing (with variable rate) AC voltage, the count of the voltage decomposition as well as the selection of the proper specification were determined by this device, while taking every time the necessary precautions regarding the observer as well as the whole laboratory installation. Furthermore, several measures needed to be taken, such as the construction of specific rustproof razors of variable width, in order to adjust the size of the interspace wanted, as well as the supply of a rustproof container for the oil heating, medical syringes for its pump, antiseptic containers for safe storage of the oil under test and, finally, large quantity of disposable gloves (LATEX type) and paper for the cleaning of the device as well as the laboratory. This thesis consists of two parts: the necessary theoretical setting and the presentation and elaboration of counts. Initially, a theoretical analysis is presented, based on international bibliography, in order to clarify the basic processes that affect the electronic properties of the liquid dielectrics. The above aim at the clarification of the factors that require special attention in order to ensure the most reliable experiment results possible, as well as the creation of a platform of theoretical data that will finally help on the reach of the necessary conclusions. The second part consists of the presentation of the count tables, the necessary charts and finally the detailed enouncement of the conclusions reached.